專利名稱：用于氧氣檢測設備的傳感器校正方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領域，具體而言，涉及一種用于氧氣檢測設備的傳感器校 正方法。
背景技術(shù)：
醫(yī)療領域經(jīng)常需要對氧氣含量進行監(jiān)測的設備，例如呼吸機、麻醉機、氧氣供 應設備等。由于基于電化學原理的氧傳感器具有簡單、可靠、成本低等優(yōu)勢，所以在對 氧氣含量監(jiān)測的設備中，常采用其作為信號采集方法?；陔娀瘜W原理的氧傳感器測量氧氣含量的原理是，根據(jù)檢測氣體中氧含量的 不同，傳感器輸出的相應電壓或電流也不同，從而獲得檢測氣體中氧氣的含量。但由 于電化學原理的氧氣傳感器在使用中會逐漸消耗電極材料，因而輸出特性會逐漸發(fā)生變 化，直至失效。因此，使用該種傳感器的設備必須定期校正以保證準確性和有效性；并 且，當傳感器失效更換新的傳感器時，也需要對更換后的傳感器進行校正。現(xiàn)有技術(shù)中，基于電化學原理的傳感器校正采用的方法是，定期根據(jù)傳感器電 壓或電流的輸出采樣值校正設備的參考點。該方法實際上是在保持系統(tǒng)增益不變的情況 下，重新選擇一定濃度(方便起見，通常取空氣氧含量20.6%)對應的信號采樣值設定為 參考點，從而實現(xiàn)對設備的校正。在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中在固定系統(tǒng)增益的情況下，隨 著傳感器電極材料的消耗，輸出信號會發(fā)生衰減，有效的信號范圍變小，導致傳感器校 正精度降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種用于氧氣監(jiān)測設備的傳感器校正方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù) 中在固定系統(tǒng)增益的情況下，隨著傳感器電極材料的消耗，輸出信號會發(fā)生衰減，有效 的信號范圍變小，導致傳感器校正精度降低的問題。在本發(fā)明的實施例中，提供了一種用于氧氣檢測設備的傳感器校正方法，包括 以下步驟氧傳感器將檢測到空氣中的氧濃度轉(zhuǎn)換為電信號；可調(diào)增益放大模塊將電信號放大；模數(shù)轉(zhuǎn)換信號識別模塊將可調(diào)增益放大模塊放大后的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號， 并將數(shù)字信號進行單位換算處理；顯示模塊顯示單位換算處理后的數(shù)字信號的數(shù)值；預定義空氣中氧濃度對應的第一數(shù)值，根據(jù)第一數(shù)值和顯示模塊顯示的數(shù)值對 可調(diào)增益放大模塊的增益進行調(diào)節(jié)。在上述實施例中，通過預 定義空氣中氧濃度對應的第一數(shù)值，進而根據(jù)第一數(shù) 值和顯示模塊顯示的數(shù)值對可調(diào)增益放大模塊的增益進行調(diào)節(jié)，使得顯示模塊顯示的數(shù)值等于第一數(shù)值，從而使氧傳感器的有效信號范圍不變，克服了現(xiàn)有技術(shù)中在固定系統(tǒng) 增益的情況下，隨著傳感器電極材料的消耗，輸出信號會發(fā)生衰減，有效的信號范圍變 小，導致傳感器校正精度降低的問題。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本 發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖 中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的傳感器校正方法流程圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的傳感器校正裝置示意圖。
具體實施例方式下面將參考附圖并結(jié)合實施例，來詳細說明本發(fā)明。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的傳感器校正方法流程圖，包括以下步 驟S102,氧傳感器將檢測到空氣中的氧濃度轉(zhuǎn)換為電信號；S104,可調(diào)增益放大模塊將電信號放大；S106，模數(shù)轉(zhuǎn)換信號識別模塊將可調(diào)增益放大模塊放大后的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字 信號，并將數(shù)字信號進行單位換算處理；S108，顯示模塊顯示單位換算處理后的數(shù)字信號的數(shù)值；S110，預定義空氣中氧濃度對應的第一數(shù)值，根據(jù)第一數(shù)值和顯示模塊顯示的 數(shù)值對可調(diào)增益放大模塊的增益進行調(diào)節(jié)。在本實施例中，通過預定義空氣中氧濃度對應的第一數(shù)值，進而根據(jù)第一數(shù)值 和顯示模塊顯示的數(shù)值對可調(diào)增益放大模塊的增益進行調(diào)節(jié)，使得顯示模塊顯示的數(shù)值 等于第一數(shù)值，從而使氧傳感器的有效信號范圍不變，克服了現(xiàn)有技術(shù)中在固定系統(tǒng)增 益的情況下，隨著傳感器電極材料的消耗，輸出信號會發(fā)生衰減，有效的信號范圍變 小，導致傳感器校正精度降低的問題。同時，在上述實施例中，當傳感器型號發(fā)生變化時，將顯示模塊顯示的數(shù)值與 第一數(shù)值進行對比，根據(jù)對比結(jié)果調(diào)整放大模塊的增益，使得顯示模塊顯示的數(shù)值與第 一數(shù)值一致，從而使更換后的傳感器的有效范圍不變，克服了現(xiàn)有技術(shù)中傳感器型號發(fā) 生變化時，固定系統(tǒng)的增益，使得信號采樣值范圍發(fā)生變化，從而造成的校正精度不能 保證的問題。優(yōu)選地，在上述傳感器校正方法中，顯示模塊顯示的數(shù)值為氧濃度值或氧濃度 值對應的電信號值，第一數(shù)值為第一氧濃度值或第一電信號值。優(yōu)選地，在上述傳感器校正方法中，可調(diào)增益放大模塊通過兩個等阻值的固定 電阻與氧傳感器差分連接，從氧傳感器獲得采集信號，并將顯示模塊對傳感器的采集信 號的實時監(jiān)測值與作為校正依據(jù)的第一數(shù)值進行對比，調(diào)整調(diào)增益放大模塊的增益，使 顯示模塊顯示的數(shù)值與第一數(shù)值一致，并利用該增益值對傳感器采集到的信號進行差分 放大。從而，使得傳感器的信號有效范圍在信號處理范圍內(nèi)，解決了傳感器校正時校正精度會隨著傳感器信號衰減而降低的問題。當傳感器型號發(fā)生變化時，仍是將顯示模塊 顯示的數(shù)值與第一數(shù)值進行對比，根據(jù)對比結(jié)果調(diào)整放大模塊的增益，從而克服了傳感 器型號發(fā)生變化時，固定系統(tǒng)的增益，使得信號采樣值范圍發(fā)生變化，從而造成的校正 精度不能保證的問題。優(yōu)選地，在上述傳感器校正方法中，可調(diào)增益放大模塊為可調(diào)增益放大器。 優(yōu)選地，在上述傳感器校正方法中，可調(diào)增益放大器為可編程增益放大器，通 過預先設定的程序?qū)υ鲆孢M行調(diào)節(jié)，而不需要手動進行增益調(diào)節(jié)，提高調(diào)節(jié)精度。優(yōu)選地，在上述傳感器校正方法中，可調(diào)增益放大模塊為可調(diào)增益放大電路， 其中可調(diào)增益放大電路包括放大器和可調(diào)電位器，可調(diào)電位器連接在放大器的負輸入端 和輸出端之間，可調(diào)電位器用于實現(xiàn)可調(diào)增益放大模塊中的系統(tǒng)增益調(diào)整功能。優(yōu)選地，在上述傳感器校正方法中，可調(diào)電位器為可編程電位器。優(yōu)選地，在上述傳感器校正方法中，模數(shù)轉(zhuǎn)換信號識別模塊包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器和 信號處理單元，用于對可調(diào)增益放大模塊放大后模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并建立數(shù)字 信號與氧傳感器的采集信號的對應關(guān)系。優(yōu)選地，在上述傳感器校正方法中，信號處理單元為單片機或DSP。優(yōu)選地，在上述傳感器校正方法中，DSP為TMS320F2812。優(yōu)選地，在上述傳感器校正方法中，顯示模塊采用工控主板，用于顯示氧濃度 值或者氧濃度對應的電信號值。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的傳感器校正裝置示意圖，如圖2所示， 氧傳感器采樣輸出信號通過線纜將氧傳感器連接到放大器的差分輸入端，其中氧傳感器 型號為SV-03A，放大器輸入信號分別為Vi+、Vi-。采用AD8221對其進行放大，放大 后的信號為Vo，Vo的值為V0 = (VI+-VI+)Rf/R+VI+其中，Rf是增益調(diào)節(jié)電位器電阻值經(jīng)放大器放大后的信號Vo經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號，采用單片機(MCU)或者 DSP處理，本實施例采用DSP對傳感器輸出信號采樣及進行信號處理，芯片型號為DSP TMS320F2812,經(jīng)處理后的信號傳輸給顯示單元，采用工控主板對信號進行顯示。校正時，可以預先定義空氣氧含量對應信號值的大小，使氧傳感器暴露在空氣 中數(shù)分鐘，使得傳感器采集到穩(wěn)定的信號。然后進入顯示單元的實時采樣顯示界面，對 空氣氧含量的信號進行實時監(jiān)測。調(diào)節(jié)增益調(diào)節(jié)電位器，使主界面采樣值(氧濃度或監(jiān) 測電壓)顯示預定義的值后，則增益調(diào)節(jié)完成。增益調(diào)節(jié)完成后，使用不同濃度的氧氣 對傳感器進行校正。同時，每次開機時整個系統(tǒng)會進行自檢，自檢的主要依據(jù)就是判斷初始狀態(tài)電 壓值是否為預先定義空氣氧含量對應的信號值。在圖2的實施例中，若將實施例中的氧傳感器SV-03A更換一個新的型號的氧傳 感器，型號為SV-08A。雖然更換新型號，但氧傳感器校正系統(tǒng)開機自檢判斷的依據(jù)還是 原系統(tǒng)預先定義空氣氧含量對應的信號值。此時，重新調(diào)節(jié)電位器，使主界面顯示的氧 濃度值或者氧濃度電信號值為預先設定的氧濃度值或者是電信號值，就可以使采樣信號 范圍仍在系統(tǒng)的有效范圍內(nèi)，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中傳感器型號發(fā)生變化時，信號的范圍發(fā)生變化，導致的校正精度不能保證，需重新修改程序或更換電路板來適應自檢信號 范圍的的問題。在上述實施例中，通過采用將系統(tǒng)輸出值與預定值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果對 系統(tǒng)增益進行調(diào)節(jié)的方法，解決了同一傳感器信號衰減時，傳感器輸出信號的有效信號 范圍衰減，校正精度降低的問題，實現(xiàn)了使用同一傳感器，在傳感器信號衰減時，校正 精度不會發(fā)生損失的效果；此外，采用根據(jù)輸出值與預定值進行比較的結(jié)果對系統(tǒng)增益 進行調(diào)節(jié)的方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)當中，在固定系統(tǒng)增益的情況下，當使用不同型號的 傳感器替換時，信號范圍會有比較大的差異，在對傳感器進行校正時會受到限制。從而 有效的改善了電路的通用性，當傳感器特性變化或更換新型號時，不需要更改設計新電 路，可以現(xiàn)場快速更換?？梢允挂环N電路板通用到不同型號的產(chǎn)品。
顯然，本領域的技術(shù)人員應該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通 用的計算方法來實現(xiàn)，它們可以集中在單個的計算方法上，或者分布在多個計算方法所 組成的網(wǎng)絡上，可選地，它們可以用計算方法可執(zhí)行的程序代碼來實現(xiàn)，從而，可以將 它們存儲在存儲方法中由計算方法來執(zhí)行，或者將它們分別制作成各個集成電路模塊， 或者將它們中的多個模塊或步驟制作成單個集成電路模塊來實現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制 于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的 技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的 任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于氧氣檢測設備的傳感器校正方法，其特征在于，包括以下步驟氧傳感器將檢測到空氣中的氧濃度轉(zhuǎn)換為電信號；可調(diào)增益放大模塊將所述電信號放大；模數(shù)轉(zhuǎn)換信號識別模塊將所述可調(diào)增益放大模塊放大后的所述電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信 號，并將所述數(shù)字信號進行單位換算處理；顯示模塊顯示所述單位換算處理后的數(shù)字信號的數(shù)值；預定義空氣中氧濃度對應的第一數(shù)值，根據(jù)所述第一數(shù)值和所述顯示模塊顯示的所 述數(shù)值對所述可調(diào)增益放大模塊的增益進行調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器校正方法，其特征在于，所述數(shù)值為氧濃度值或氧濃 度值對應的電信號值，所述第一數(shù)值為第一氧濃度值或第一電信號值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器校正方法，其特征在于，所述可調(diào)增益放大模塊通過 兩個等阻值的固定電阻與所述氧傳感器差分連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器校正方法，其特征在于，所述可調(diào)增益放大模塊為可 調(diào)增益放大器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳感器校正方法，其特征在于，所述可調(diào)增益放大器為可編 程增益放大器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器校正方法，其特征在于，所述可調(diào)增益放大模塊為可 調(diào)增益放大電路，其中所述可調(diào)增益放大電路包括放大器和可調(diào)電位器，所述可調(diào)電位器連接在所述放大 器的負輸入端和輸出端之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的傳感器校正方法，其特征在于，所述可調(diào)電位器為可編程電 位器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器校正方法，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換信號識別模塊 包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器和信號處理單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的傳感器校正方法，其特征在于，所述信號處理單元為單片機 或 DSP。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于氧氣檢測設備的傳感器校正方法，包括以下步驟氧傳感器將檢測到空氣中的氧濃度轉(zhuǎn)換為電信號；可調(diào)增益放大模塊將電信號放大；模數(shù)轉(zhuǎn)換信號識別模塊將可調(diào)增益放大模塊放大后的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并將數(shù)字信號進行單位換算處理；顯示模塊顯示單位換算處理后的數(shù)字信號的數(shù)值；預定義空氣中氧濃度對應的第一電信號，根據(jù)第一電信號和顯示模塊顯示的數(shù)值對可調(diào)增益放大模塊的增益進行調(diào)節(jié)。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中在固定系統(tǒng)增益的情況下，隨著傳感器電極材料的消耗，輸出信號會發(fā)生衰減，有效的信號范圍變小，導致傳感器校正精度降低的問題。
文檔編號G01N27/409GK102012395SQ20091009204
公開日2011年4月13日 申請日期2009年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月7日
發(fā)明者張耀東, 楊洪剛 申請人:北京誼安醫(yī)療系統(tǒng)股份有限公司